WO3 SCR脫硝催化劑面臨技術難點——低溫脫硝

低溫脫硝催化劑在SCR脫硝系統中,三氧化鎢SCR脫硝催化劑的成本占整體投資費用的1/3以上。目前,該技術在火電行業中已經得到了廣泛應用,國內火電行業95%的生產線採用SCR技術進行脫硝,同時在玻璃窯爐等其它工業窯爐上也成功實現應用。
 
在電力行業中氮氧化物排放量較高的情況下,三氧化鎢SCR脫硝催化劑仍可以有很好的脫硝效果,實現廢氣排放要求。理想狀態下,SCR脫硝技術可使氮氧化物的脫除率達90%以上,並且噴入到煙氣中的氨幾乎完全和氮氧化物反應,是目前最好的固定源脫硝治理技術。
 
然而,事實卻是,SCR這種高效率的脫硝技術卻在水泥行業應用甚少。這是為什麼呢?研究指明,水泥行業複雜的工況環境和脫硝系統本身較高的一次性投入等不利因素制約了SCR脫硝技術在水泥行業的應用。其成本限制表現在:增設裝置、佔用空間、投資大、運行費用較高。
 
三氧化鎢SCR脫硝催化劑最普遍使用的是多孔二氧化鈦作為載體做成蜂窩狀,以五氧化二釩和三氧化鎢為主要活性成分,反應的最佳溫度在300℃~400℃左右。而在新型工業生產中,排放尾氣的溫度已降到300℃以下,同時為貫徹國家節能降耗政策,我國2500t/d以上的生產線普遍加裝餘熱鍋爐,其排氣溫度在150℃左右,這也對脫硝催化劑提出了新的挑戰。因而,低溫脫硝成為了三氧化鎢SCR脫硝催化劑所面臨的技術難點。
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含WO3的SCR脫硝催化劑回收釩

釩元素符號V,是一種銀白色金屬,其熔點很高,常與鈮、鉭、鎢、鉬並稱為難熔金屬。五氧化二釩作為活性組分用於含三氧化鎢的SCR脫硝催化劑中,三氧化鎢則在其中表現出抗硫化、抗毒害作用。金屬釩的毒性很低,但是它的化合物(釩鹽)對人和動物具有毒性,特別是五氧化二釩為高毒,可引起呼吸系統、神經系統、胃腸和皮膚的改變。因此,為了防止環境污染、生命體遭毒害,以及資源回收利用,對廢舊的SCR脫硝催化劑中的釩進行回收變得十分必要。

各價態釩
 
有研究展現一種全新的含三氧化鎢的SCR脫硝催化劑回收釩組分的方法,步驟如下:
1.將舊釩鎢鈦基催化劑粉碎至200〜300目;
2.取電解槽,往正負兩極電解槽內各加入一定濃度抗還原的強電解質溶液,而後加入粉碎的廢催化劑,控制適當的電流密度進行恒流電解,或者控制電解電壓進行恒壓電解;
3.電解後溶液進行過濾分離,得到含釩混合溶液;
4.換一個新的電解槽,正極加入含釩混合溶液,負極加入抗還原的強電解質溶液,控制同樣的電流密度或者電解電壓進行二次電解;
5.往二次電解後所得的正極混合液中加入鹼性溶液,再加銨鹽溶液過夜沉釩,過濾得到白色固體,並灼燒得到含釩的淡黃色固體,達到回收釩的目的。
 
這種回收釩的工藝能夠在常溫下操作,反應條件較為溫和,電解反應具有較好的化學反應選擇性,並且釩基本能完全回收。
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鎢合金輻射消毒遮罩件

鎢合金輻射消毒遮罩件

鎢合金輻射消毒遮罩件用於輻射消毒過程中的輻射遮罩。輻射消毒是利用電離輻射對病原體(包括病毒)進行殺滅,以消除其毒害的技術。其放射源是放射性同位素Co60,Co60進行衰變時會放出γ射線。當躲藏在水果、蔬菜裡的害蟲、細菌受到γ射線照射後,會造成生理功能紊亂,並失去生長發育能力,甚至死亡。目前,輻射消毒已廣泛用於各種醫療器械的消毒,如導管、插管、繃帶敷料、縫合材料、手術器械、注射器具、采血、輸血器械、節育用具、人工心肺、人工腎臟透析器、移植用生物組織等。輻射消毒還廣泛應用於製藥、食品、農產品及海關領域等。

Co60是金屬元素鈷的一個放射性同位素,其半衰期為5.27年。Co60具有極強的輻射性,能導致脫髮和人體血液內細胞組織遭到嚴重損害,造成白血球減少,引起血液系統疾病(如如再生性障礙貧血症、血癌)。Co60還會透過β衰變放出高能電子和兩束γ射線,β射線和γ射線都對人體具有一定的傷害。β射線能穿透皮膚,引起放射性傷害,當其進入人體內還能損傷遺傳物質;γ射線具有很強的穿透力,對細胞的殺傷力大。當人體受到γ射線照射時,γ射線會進入體內與體內細胞發生電離作用,破壞體內活細胞組織,導致人體內的正常化學過程受到干擾,甚至使細胞發生死亡。

鎢合金輻射消毒遮罩件主要用於輻射消毒過程中的β、γ輻射遮罩。鎢合金遮罩件一般使用高比重鎢合金,它具備密度大、無害等特點。因此鎢合金輻射消毒遮罩件具有出色的輻射遮罩性能,可以高程度地吸收和遮罩輻射消毒過程中所產生的β和γ射線輻射,避免造成人體輻射損傷。且與傳統遮罩件相比(如鉛遮罩件),鎢合金輻射消毒遮罩件環保無毒,不會對人體健康造成威脅,也不會污染環境。

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鎢銅合金幾種燒結技術對比

鎢銅合金產品的燒結方法多種多樣,包括傳統的熔滲法、混合—壓制燒結法、壓力燒結法以及新型的放電等離子燒結技術等。其中這幾種燒結技術都存在各自的優勢以及缺陷,接下來我們將通過其原理及實際的應用對幾種工藝技術進行分析。首先是熔滲法,也被稱為熔浸法,是如今鎢銅合金產品中使用最為廣泛的。其是通過將鎢粉或者添加有少量銅粉的鎢粉製成壓坯,並將熔滲金屬銅與鎢壓坯疊置在一起,此後在高於銅熔點的溫度下及還原氣氛或者真空環境下進行燒結。整個燒結的過程中,熔融狀態的銅依靠毛細管作用滲入鎢骨架,其燒結和熔滲兩個工序可分開進行也可合併進行。該工藝的優點在於熔滲後的金屬緻密度較高,燒結性能良好,導電和導熱性能優異,耐電弧燒蝕。但是液相銅僅僅依靠毛細管力滲入鎢骨架,這樣會導致銅顆粒粗大且分佈不均,在高溫下燒結鎢顆粒容易聚集長大。熔滲後機加工去除多餘銅又增加了成本,降低了成品率。

混合—壓制燒結工藝是最為傳統的粉末冶金方法之一,其基本工藝流程是混料球磨→壓制成型→燒結。燒結可分為兩個部分,一個是固相燒結(燒結溫度低於銅的熔點),另一個則是液相燒結(燒結溫度高於銅的熔點)。由於固相W在液相Cu的溶解度很小,物質輸送無法通過溶解沉澱和顆粒圓化的方式進行,又因為鎢銅間浸潤性較差,難以實現緻密化。為了改善這種工藝,相關學者採用添加活化劑(Ni、Pd等活化元素)的方式提高了W在液相中的溶解度,有利於促進燒結過程的進行。但是活化劑的加入對電導率和熱導率的影響較大,不適合對導電導熱要求較高的場合運用。

壓力燒結也被稱作加壓燒結,其是在一次成型燒結很難達到要求的情況下進行燒結後的二次加工。如今的熱壓燒結、複壓複燒以及等靜壓工藝雖然能夠較好地改善鎢銅複合材料的性能,但是其成本和生產效率也一直是限制其發展的因素。此外,採用錘鍛或冷熱軋製對鎢銅複合材料進行二次加工,能夠極大地提高材料密度和力學性能。但是在W含量較高時,鎢銅合金延展性下降,加工難度也隨之上升。

放電等離子燒結(Spark Plasma Sintering,SPS)還被稱為等離子活化燒結(Plasma Activated Sintering,PAS)或電磁輔助燒結(Field Assisted Sintering Technology,FAST)。SPS根據粉料的不同還可分為導電粉體和非導電粉料,二者的機理有著很大的區別。一般來說,導電粉體SPS通過石墨模具的直流脈衝電流會產生大量的焦耳熱;而通過粉體的電流會誘發粉末顆粒間產生放電並激發等離子體。隨著等離子體密度的不斷增大,高速反向運動的粒子對顆粒表面產生較大衝擊力,使得其吸附的氣體逸散或者氧化膜破碎,從而使得表面得到淨化和活化,利於燒結的進行。然而,放電所產生的暫態高溫會引起晶粒表面的蒸發和熔化,在晶粒的接觸點形成燒結頸。

鎢銅合金SPS燒結原理示意圖

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鎢合金核輻射探測儀

鎢合金核輻射探測儀鎢合金核輻射探測儀又稱鎢合金核探測元件,是利用核輻射射線與物質發生相互作用引起發光現象、電離效應、物理變化或化學變化等多種效應,測量核輻射及其性質(包括核輻射的種類、強度、能量或核壽命等)的儀器。通常由探測器、顯示部件、測量部件和電源組成,主要有半導體探測器、氣體電離探測器和閃爍探測器三大類。鎢合金核輻射探測儀廣泛用於公共場所、實驗室、採石場、金屬處理廠、油田和供油管道裝備等部門,進行地下鑽管和設備、建築材料的放射性、局部的和輻射洩漏和污染以及有核輻射危險的填埋場和垃圾場等檢查。

核輻射又稱為電離輻射,是原子核從一種結構(或能量狀態)轉變為另一種結構(或能量狀態)的過程中所釋放出來的,可以使物質引起電離或激發的微觀粒子流。核輻射主要是α、β、γ三種射線。α射線是氦核,是放射性物質所放出的α粒子流,對人體組織破壞能力較大,吸入體內會對人體造成傷害;β射線是一種帶電荷的、高速運行的放射性衰變粒子,比α射線更具穿透力,吸入體內能夠引起DNA損傷,導致下一代出現畸形、白血病等;γ射線是原子核能級躍遷蛻變時釋放出的射線,具有很強的穿透力。當人體受到γ射線的照射時,γ射線會進入人體侵蝕體內有機分子,破壞體內活細胞,甚至使其死亡。

鎢合金核輻射探測儀採用的是密度可以達到很高的鎢合金材料。因為金屬材料的輻射遮罩能力與其密度密切相關,當密度達到很高的時候,輻射遮罩能力也會達到很高,所以鎢合金核輻射探測儀具備很好的輻射遮罩能力。在使用鎢合金核輻射探測儀時,鎢合金可以起到良好的輻射遮罩效益,可以遮罩和吸收輻射,避免其對人體造成危害,從而在達到核輻射探測目的的情況下,又不會危害人體健康。鎢合金核輻射探測儀是進行核輻射探測的最佳儀器選擇。

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